啤酒工廠設(shè)計

緒論設(shè)計依據(jù)我國啤酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4927－1991等國家啤酒生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定；計任務(wù)書；我國普遍使用的相關(guān)設(shè)計和設(shè)備的技術(shù)規(guī)范。設(shè)計指導(dǎo)思想采用成熟、先進(jìn)的工藝技術(shù)，合理設(shè)計，產(chǎn)品符合我國啤酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4927－1991，保證產(chǎn)品質(zhì)量，爭取效益最大化。提高生產(chǎn)機(jī)械化、自動化的水平，提高資源的綜合利用率，降低能耗，回收啤酒的副產(chǎn)物。適應(yīng)消費(fèi)者的需求，采用瓶裝、罐裝、桶裝等包裝規(guī)格。設(shè)計范圍完成設(shè)計說明書一份，圖紙三份。設(shè)計說明書內(nèi)容：總論；工藝流程選擇論證，生產(chǎn)方法，工藝條件說明；物料衡算，熱量衡算；主要設(shè)備設(shè)計及選型；水、電、汽、制冷量估算及有關(guān)設(shè)備選型。繪圖內(nèi)容：發(fā)酵車間工藝流程圖；發(fā)酵車間設(shè)備平面布置圖；發(fā)酵罐裝配圖。廠址選擇廠址的選擇要符合城市規(guī)劃和微生物發(fā)酵對環(huán)境的要求。工廠靠近原料產(chǎn)地、水源和電源。有一定的基建施工條件和良好的交通運(yùn)輸條件。有利于三廢的處理。主要工藝參數(shù)1、生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)3萬噸啤酒，全年生產(chǎn)300天。2、發(fā)酵周期錐行發(fā)酵罐低溫發(fā)酵24天。3、原料配比麥芽70％，大米30％4、啤酒質(zhì)量指標(biāo)理化要求按我國啤酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)4927－1991執(zhí)行，衛(wèi)生指標(biāo)按4789.1－4789.28執(zhí)行。12°啤酒理化指標(biāo)外觀透明度：清亮透明，無明顯懸浮物和沉淀物濁度，<1.0泡沫形態(tài)：潔白細(xì)膩，持久掛杯泡持性S±180色度5.0—9.5香氣和口味明顯的酒花香氣，口味純正、爽口，酒體柔和，無異香、異味酒精度％() ±3.7原麥汁濃度％() 12±0.3總酸100 <2.6二氧化碳％()±0.40雙乙酰<0.13生產(chǎn)管理制度1、生產(chǎn)計劃本廠位于南方地區(qū)，產(chǎn)品也主要面向華南地區(qū)，一年四季啤酒的銷售變化不是十分明顯，所以產(chǎn)量評價分配，每月產(chǎn)量相同，一年生產(chǎn)300天，每月生產(chǎn)25天，每天糖化6次。2、工作制度和勞動定員各生產(chǎn)車間和行政部門一班制，保安和消防人員三班制。

表1.1管理部門部門人數(shù)部門人數(shù)廠長室2行政部2人事部3市場銷售部15財務(wù)部3生產(chǎn)管理部10計劃部2消防保衛(wèi)部2合計：39人表1.2生產(chǎn)部門車間人數(shù)車間人數(shù)釀造車間15制冷車間10包裝車間30化驗(yàn)室5動力車間10運(yùn)輸站20機(jī)修車間5污水站3合計：98人其他：10人全廠總計：147人三廢處理及綜合利用麥芽槽的麥芽可以作為飼料，回收酵母泥制成干酵母，作為飼料。采用一套全自動二氧化碳回收出來系統(tǒng)，回收、處理發(fā)酵中產(chǎn)生的二氧化碳，用于啤酒的充氣和裝瓶。糖化及粉碎用水可以用麥汁冷卻及二次蒸汽的冷凝水。鍋爐排出的灰渣，收集后供附近的磚廠加工為輕質(zhì)磚。鍋爐煙道氣經(jīng)消煙除塵達(dá)國家排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣。生產(chǎn)廢水經(jīng)污水處理站處理，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，排入河溝。粉塵經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后用麻袋收集，可用于改良建筑材料。經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)1、本生產(chǎn)線在核心設(shè)備上采用先進(jìn)的設(shè)備，對于質(zhì)量的保證提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。、本生產(chǎn)線在糖化、發(fā)酵、酵母、瞬時巴氏殺菌等關(guān)鍵部位采用電腦自動控制，操作人員有較高的技術(shù)技能。、生產(chǎn)線采用了大量的能源節(jié)約措施，如煮沸二次蒸汽回收，所有蒸汽冷凝水回收利用，瞬時巴氏殺菌等。、本生產(chǎn)線在各工序的物料交接點(diǎn)安裝了計量器具，自動記錄和生成各項(xiàng)消耗報表，便于管理人員監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題。2工藝流程的選擇及論證原料麥芽大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)的最重要的原料，先將其制成麥芽，再用于釀酒，麥芽不僅含有較高的淀粉，而且為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)，為后續(xù)發(fā)酵過程提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)［1］?，F(xiàn)今社會的社會分工越來越細(xì)，各生產(chǎn)要素越來越專業(yè)化。本啤酒廠采用優(yōu)質(zhì)一級以上淺色麥芽，粒大皮薄，有明顯的麥芽香味、無異味。質(zhì)量指標(biāo)如下：夾雜物％（質(zhì)量）W0.5水分％（質(zhì)量）W5.0a—氨基酸100g±150糖化力±250糖化時間（）W10色度2.5—3.5煮沸色度<8.0浸出物%（質(zhì)量）±79.0粗細(xì)粉差%<2.0粘度*sW1.60酒花酒花對啤酒的質(zhì)量十分重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，影響啤酒的口味和香氣，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性，而且有一定的防腐和澄清麥汁的能力。啤酒廠直接使用酒花的比例越來越少，新的酒花制品不斷受到廠家的歡迎。酒花制品具有以下優(yōu)點(diǎn)：酒花制品所含有效苦味成分a—酸高，在無氧低溫下儲存，a—酸損失小，便于運(yùn)輸和長期儲藏，費(fèi)用低；酒花制品質(zhì)量穩(wěn)定；使用酒花制品可以提高有效成分利用率；酒花制品可實(shí)現(xiàn)自動計量添加［1］。酒花制品包括酒花粉末、顆粒酒花、顆粒酒花等。酒花粉的體積比整酒花的體積并沒有縮小太多，使用不方便，易損失，故較少使用。通常把粉狀酒花加工成顆粒酒花。顆粒酒花與粉末酒花相比，體積和質(zhì)量減少，便于運(yùn)輸和儲藏。顆粒酒花已成為世界上使用最廣泛的酒花制品，其產(chǎn)量已占全部酒花產(chǎn)量的50％以上［1］。本設(shè)計采用顆粒酒花。酵母酵母在麥汁中起物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。采用嘉士伯酵母，該酵母是漢生氏從丹麥嘉士伯啤酒廠分離培養(yǎng)出來。使用的酵母為嘉士伯一號，細(xì)胞橢圓形，菌體大小為（7-10）X（3－5）微米，發(fā)酵度高。水工廠用水一部分用于釀造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀釋用水等，而大部分用于沖刷、清洗及冷卻系統(tǒng)用水。啤酒含量最多的成分是水。水中各種離子在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。啤酒廠水源選擇的依據(jù)是符合我國生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)（5749-1985）；水量應(yīng)充足穩(wěn)定；冷卻用水的水溫越低越好；在符合經(jīng)濟(jì)性的前提下盡可能采用地下水，地表水水質(zhì)不穩(wěn)定。地表水最大的缺點(diǎn)是水中含有鹽很少，水質(zhì)軟，緩沖能力差，一般值較低，對鐵制和鋼制設(shè)備有腐蝕作用。輔料啤酒生產(chǎn)中的輔料有大米、玉米、小麥、糖和淀粉糖漿等。輔料的質(zhì)量對啤酒的品質(zhì)影響很大［2］。麥芽的價格遠(yuǎn)高于不發(fā)芽的大米、玉米、小麥等谷物，在麥汁制造過程中采用合適比例的輔料，可提供廉價的浸出物或糖類，雖然增加輔料加工設(shè)備，加大熱能消耗，有時要添加酶制劑等增大費(fèi)用，但減少麥芽的使用量，總成本降低，所以使用輔料具有經(jīng)濟(jì)性［3］。輔料在糖化時使用的配比在20％-50％之間。大部分輔料含很少的可溶性氮，幾乎沒有增多麥汁中的含氮成分，所以可以降低麥汁總氮，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性［2］。由于本啤酒廠地處南方地區(qū)，盛產(chǎn)大米。而且用大米作輔料生產(chǎn)的啤酒，色度低、口味清爽、泡沫細(xì)膩、非生物穩(wěn)定性高，故采用大米作為輔料。2.2生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證啤酒廠的生產(chǎn)工藝主要包括麥汁的制備和啤酒的發(fā)酵。麥汁的制備主要在糖化車間進(jìn)行。粉碎后的麥芽和輔料和水混合進(jìn)入糖化鍋和糊化鍋，原料中的非水溶性物質(zhì)在酶作用下，經(jīng)過糖化、糊化過程被分解為水溶性浸出物。

濾槽將麥汁中的水溶性浸出物和非水溶性麥槽等物質(zhì)分開。麥汁經(jīng)煮沸加入顆粒酒花，然后經(jīng)迴旋沉淀槽將熱麥汁與熱凝固物分離。分離后的麥汁進(jìn)入薄板冷卻器冷卻，再利用過濾設(shè)備等分離出麥汁中的冷凝固物［4］。麥芽汁組分直接影響酵母生長、發(fā)酵，進(jìn)而影響啤酒的風(fēng)格和風(fēng)味穩(wěn)定性［5］。處理后的麥汁進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵。2.2.1麥汁的制備熱水蒸汽! ! 麥槽貯槽大米粉 糊化鍋 t蒸汽! 麥槽75—85°C熱水洗槽II t!麥芽粉漿 糖化鍋 "板框式壓濾機(jī) 顆粒酒花麥汁暫存罐 薄板熱交換器 煮沸鍋蒸汽 冰水供O2I I I煮沸鍋——迴轉(zhuǎn)沉淀槽——麥汁冷卻器——發(fā)酵罐I二次蒸汽I二次蒸汽I冷水 冷凝器熱凝固物 80C熱水罐*90C熱水罐圖2.1麥汁制備流程圖1、原料的粉碎及輸送原料經(jīng)過粉碎后，有較大的比表面積，物質(zhì)更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反應(yīng)。麥牙f麥牙立倉?精選篩?除鐵器?麥牙定量秤?濕式粉碎機(jī)大米f大米立倉f平面迴轉(zhuǎn)篩f除鐵器f大米定量秤f大米粉碎機(jī)f大米粉儲箱大米和麥芽由斗式提升機(jī)和螺旋機(jī)送入立倉儲藏，然后經(jīng)過傾斜輸送板送至螺旋輸送帶送入平面迴轉(zhuǎn)振篩除雜，再經(jīng)除鐵器除鐵，進(jìn)入定量秤。滿秤后，大米用干法粉碎，要求盡量細(xì)。麥芽用濕法粉碎，要求麥芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麥芽粉分別進(jìn)入糊化和糖化鍋。目前原料輸送采用機(jī)械輸送和氣流輸送較多，它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1） 氣流輸送：設(shè)備簡單，占地面積少，費(fèi)用少，連續(xù)化、自動化程度高，輸送能力和距離有較大的變動范圍。在氣流輸送的同時，還可以對物料進(jìn)行加熱、冷卻、干燥等操作。但氣流輸送能耗大，使用不當(dāng)容易堵塞管道，輸送過程麥芽易磨損，故不設(shè)計不采用。（2） 機(jī)械輸送：設(shè)備較復(fù)雜，占地面積大，但斗式提升機(jī)和螺旋機(jī)輸送機(jī)配合，可將原料送至所需地方，功率小，運(yùn)輸能力強(qiáng)，操作連續(xù)，生產(chǎn)可靠，對麥芽無磨損，適于短距離輸送。根據(jù)本廠的實(shí)際情況，采用斗式提升機(jī)和螺旋輸送機(jī)相配合的機(jī)械輸送方式。麥芽的粉碎有干法、回潮法、濕法和連續(xù)浸漬濕式粉碎等方法。（1） 干法粉碎干法粉碎是傳統(tǒng)的粉碎方法，一般采用輥式粉碎機(jī)。該法要求麥芽含水在5％－8％，此時麥芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之處是麥皮易被破碎過細(xì)，影響麥汁過濾和啤酒的口味、色澤，粉碎時粉塵大，造成物料損失。（2） 回潮法又叫增濕粉碎，短時間內(nèi)向麥芽通入蒸汽或熱水，使麥殼增加水分，使麥皮有韌性而不破碎，有利于過濾，減少不利于啤酒質(zhì)量的物質(zhì)溶出。但該法對麥殼吸水量和粉碎時間要求較高，易造成增濕不均勻，粉碎質(zhì)量難以保證。（3） 濕法粉碎由于麥殼吸水變軟，粉碎時麥片不破碎。過濾速度可提高20％－25％或提高槽投料量，麥槽層厚度可達(dá)500－600，但不影響過濾。由于麥芽進(jìn)行了預(yù)浸漬，使酶增強(qiáng)，從而使麥芽浸出率比干法粉碎提高0.7％左右。粉塵減少，麥汁色度下降。但缺點(diǎn)是：每噸麥芽粉碎電耗比干法高20％—30％；投料后同時浸泡，但粉碎時間不一致，麥芽的溶解性有差異，影響糖化的均勻性。（4） 連續(xù)浸漬濕式粉碎法麥芽在進(jìn)入粉碎機(jī)前先連續(xù)進(jìn)入浸漬室或斗倉，用溫水浸漬60s使麥芽殼變得富有彈性后再進(jìn)入粉碎機(jī)邊噴水邊粉碎，落入調(diào)漿槽中加入糖化用水后用醪泵泵入糖化鍋。此法改進(jìn)了前幾種方法的缺點(diǎn)，本設(shè)計采用該方法。大米采用四輥的二級粉碎機(jī)進(jìn)行干法粉碎，大米的粉碎度越細(xì)越好，以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化。2、糖化[3,6]糖化過程是利用麥芽中各種水解酶在適宜的條件下將原料中的不溶性高分子物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)等）分解為可溶性的低分子物質(zhì)。糖化方法包括以下幾種：煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法；浸出糖化法：升溫浸出糖化法、降溫浸出糖化法；其他方法：復(fù)式一次煮出糖化法、復(fù)式煮浸糖化法、谷皮分離糖化法、外加酶制劑糖化法、其他特殊糖化法。煮出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪逐步梯級升溫至糖化終了。部分麥芽醪被煮沸次數(shù)則稱為幾次煮出法。浸出糖化法是指麥芽醪只利用酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪的溫度，使糖化完成。麥芽醪沒有煮沸。其他方法是由兩種基本方法演變而來。當(dāng)使用大米、玉米等不發(fā)芽谷物作為輔料時，要對輔料進(jìn)行糊化和液化，采用復(fù)式糖化法。由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只適合釀造上面啤酒和低濃度啤酒，本設(shè)計不采用。而煮出法糖化法原料利用率高，糖化時間短，麥汁成份好，糖與非糖成分易控制，釀造出的啤酒有濃厚和殺口感覺，該工藝成熟，已被廣泛使用。故本設(shè)計采用該法。煮出糖化法，根據(jù)醪液煮沸的次數(shù)，常用的有一次和二次煮出糖化法。（1） 一次煮出糖化法：該法原料利用率不高，對麥芽質(zhì)量要求高。但此法有3大顯著優(yōu)點(diǎn)：一是糖化時間短；二是過程簡單，節(jié)約蒸汽和動力；三是煮沸時間短，麥皮浸出物少，因而麥汁色澤清而淺，啤酒味醇。由于原料供應(yīng)商完全可以保證提供優(yōu)質(zhì)麥芽，故采用一次煮出糖化法。（2） 二次煮出糖化法：此法靈活性大，適于各種質(zhì)量的麥芽和類型的啤酒，其操作較簡單，煮沸時間短，能耗較小，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)周期短，成本低，但與一次煮出糖化法相比，這些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。本設(shè)計采用一次煮出糖化法。

糖化鍋35糖化鍋35°C(30)11550C(30)!68C(50)110糊化鍋45C(20)14590C(20)115100C(30)76C 麥汁過濾圖2.2一次煮出糖化流程圖經(jīng)過連續(xù)浸漬濕式粉碎的麥芽粉漿輸送到糖化鍋中在35C下保溫30，此時麥芽中磷酸酯酶將麥芽中的菲汀水解為酸性磷酸鹽，5.3。再利用糖化鍋夾層把醪液加熱到50C進(jìn)行，在30的蛋白質(zhì)休止里，酶分解蛋白質(zhì)形成多肽和氨基酸，5.3。把大米粉及淀粉液化酶制劑一同送入糊化鍋中與定量的熱水混合，在45C下保溫20，持續(xù)加熱45,使醪液升溫至90C,保溫20。在15內(nèi)把醪液加熱至100C，煮沸30。一邊攪拌，一邊把糊化醪液送到糖化鍋，加熱混合液到68C，進(jìn)行糖化分解，淀粉水解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，麥芽中0—淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，5.6。糖化至碘檢反應(yīng)基本完全，10內(nèi)把醪液加熱至76C使糖化終了。把糖化結(jié)束的醪液送入過濾機(jī)，進(jìn)行過濾處理。3、麥芽醪的過濾糖化過程完成后，麥汁的組分基本確定，必須采用過濾方法將麥汁與麥糟盡快分離，得到清亮的麥汁和較高的麥汁收得率。要求麥汁清亮透明，無白色淀粉顆粒、麥皮等雜物，洗糟水清亮，無失光混濁，控制洗糟次數(shù)。麥芽醪過濾得到頭道麥汁；然后用80C熱水洗槽，洗出吸附在麥芽槽中的可溶性浸出物，得到二濾、三濾洗槽麥汁。根據(jù)不同的設(shè)備配置，過濾的方法主要有以下三種:(1)依賴于液柱靜壓力為推動力的過濾槽法；(2)依賴于泵送醪液的正壓力為推動力的壓濾機(jī)法；(3)依賴于液柱靜壓和麥汁泵抽吸局部負(fù)壓的滲出過濾法。近年來壓濾機(jī)開發(fā)了很多功能不斷完善的新型產(chǎn)品，包括板框式壓濾機(jī)、袋式高壓壓濾機(jī)和膜壓式壓濾機(jī)，許多大型啤酒集團(tuán)使用新型麥汁壓濾機(jī)。（1） 新型壓濾機(jī)法：該法對麥芽粉碎度要求不很嚴(yán)格，過濾面積大，與舊式的過濾機(jī)不同，笨重的人工裝卸已全部實(shí)行自動控制和機(jī)械化。水、電、汽的需求量比較均衡，高峰負(fù)荷降低，縮短了壓縮時間，一天可過濾12次左右，提高了設(shè)備利用率，本設(shè)計采用板框式壓濾機(jī)。（2） 過濾槽法：新型過濾槽的生產(chǎn)能力較傳統(tǒng)的麥汁過濾槽容量大，但對麥芽粉碎度要求嚴(yán)格，過濾、洗滌時間長，輔助原料用量相對少些，并且過濾速度慢，每24小時周轉(zhuǎn)4次，成為麥汁制備的限制因素，故不采用。4、麥汁煮沸和顆粒酒花添加麥汁過濾結(jié)束后，麥汁先進(jìn)入暫存罐，然后通過一薄板換熱器預(yù)熱后進(jìn)入煮沸鍋，在煮沸過程中添加顆粒酒花。煮沸可以蒸發(fā)水分濃縮麥汁，破壞酶的活性和殺菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白質(zhì)變性和絮凝。煮沸鍋設(shè)內(nèi)加熱器，煮沸強(qiáng)度為10％，總煮沸時間為90。煮沸時顆粒酒花分兩次加入，第一次是在初沸后10加10％顆粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小時后加入剩余的顆粒酒花。使用時用手打開鋁薄包裝袋，把袋中的顆粒酒花直接加入煮沸鍋中［6。］絕大多數(shù)煮沸設(shè)備采用間接加熱方式，熱源有熱水和蒸汽。熱水的總熱效率比蒸汽高20％，但對設(shè)備的加熱器耐壓性要求高，設(shè)備制造費(fèi)用高，所以普遍使用蒸汽。本設(shè)計使用列管式內(nèi)加熱器煮沸鍋，常壓煮沸法。采用列管加熱，管內(nèi)麥汁受熱上升，在加熱管上部噴出，底部麥汁不斷進(jìn)入加熱管，麥汁形成對流，省去動力和攪拌系統(tǒng)。煮沸方法包括常壓煮沸、加壓煮沸和低壓煮沸（體外煮沸）。（1）常壓煮沸：工藝成熟，操作方便，維修費(fèi)用低。酒花浸出率高，所得麥汁質(zhì)量好。同時由于本設(shè)計每天的糖化次數(shù)不多，故采用該方法。（2） 加壓煮沸：在0.11?0.22壓力下煮沸，溫度高達(dá)120°C,縮短煮沸時間，獲得更好的非生物穩(wěn)定性。但降低了a—酸的浸出量和酒花的利用率，故本設(shè)計不采用。（3） 低壓煮沸：該方法設(shè)備復(fù)雜，能耗大，故不采用。5、熱凝固物的分離［6］熱凝固物是麥汁煮沸過程中高分子氮凝聚而成的不溶性混合物，主要由直徑為30—80“m的蛋白質(zhì)和多酚混合物組成。迴旋沉淀槽是最常用的熱凝固物分離設(shè)備，分離效果最佳。將煮沸好的麥汁以切線方向倒入回轉(zhuǎn)沉淀槽，麥汁在槽內(nèi)回旋運(yùn)動，進(jìn)料時間為15－20，停留30左右，麥汁從槽邊麥汁出口流出，在離心的作用下，熱凝固物下沉至槽底中心排出。6、麥汁的冷卻與充氧啤酒發(fā)酵要求在低溫下進(jìn)行，所以麥汁要盡快冷卻至發(fā)酵所需要的溫度。最常用的麥汁冷卻器是薄板冷卻器。麥汁冷卻方式有一段冷卻和兩段冷卻。一段薄板冷卻器無中間板，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能和控制方面優(yōu)于兩段冷卻薄板冷卻器，故使用一段薄板冷卻器。用3°C冰水冷卻熱麥汁，冰水被加熱至75?80°C,可做洗槽用水。酵母繁殖需要氧氣，給酵母提供足夠的氧氣（無菌空氣方式）有利于酵母繁殖和積累能量，并進(jìn)入發(fā)酵階段。為避免氧化作用，麥汁通風(fēng)充氧須在麥汁冷卻后進(jìn)行。通風(fēng)后的麥汁溶氧量一般在6?10。過高會使酵母過度繁殖，產(chǎn)物減少，副產(chǎn)物增多。而酵母繁殖過少，則發(fā)酵速度慢，延長發(fā)酵周期［6］。啤酒發(fā)酵工藝麥芽汁經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀制而成啤酒。酵母的主要代謝產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳，但同時也形成一系列發(fā)酵副產(chǎn)物，如醇類、醛類、酸類、酮類、酉旨類和硫化物等物質(zhì)這些發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項(xiàng)理化指標(biāo)，同時也賦予了啤酒典型的特色［7,8］。1、啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)［1,9］首先用平板分離法獲得優(yōu)良的酵母菌株，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場的擴(kuò)大培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng)：斜面試管一試管或富氏瓶培養(yǎng)一巴氏瓶或三角瓶培養(yǎng)一卡氏罐培養(yǎng)圖2.3啤酒酵母實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng)流程圖生產(chǎn)現(xiàn)場擴(kuò)大培養(yǎng)：漢生－庫勒氏培養(yǎng)罐擴(kuò)大培養(yǎng)一酵母擴(kuò)大培養(yǎng)罐一酵母二級擴(kuò)大培養(yǎng)罐一錐形罐圖2.4啤酒酵母生產(chǎn)現(xiàn)場擴(kuò)大培養(yǎng)流程圖

2、啤酒的發(fā)酵[6,10]啤酒發(fā)酵因所用酵母的不同，分為上面發(fā)酵和下面發(fā)酵。前者采用上面酵母和較高的發(fā)酵溫度，后者采用下面酵母和較低的發(fā)酵溫度。下面發(fā)酵是普遍使用的啤酒生產(chǎn)方法。本設(shè)計采用下面發(fā)酵。啤酒的發(fā)酵方法有傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法。傳統(tǒng)方法是將啤酒發(fā)酵分為前發(fā)酵（或主酵）和后發(fā)酵（后貯）兩個階段;前酵池和后貯罐都放置在很大的冷藏室環(huán)境進(jìn)行溫度控制調(diào)節(jié):酵母的繁殖和大部分可發(fā)酵性搪的代謝在前發(fā)酵階段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后發(fā)酵階段完成?，F(xiàn)代方法是以20世紀(jì)60年代廣泛采用錐形發(fā)酵罐為代表，露天放置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一個發(fā)酵罐中完成，叫做露天錐罐一罐法發(fā)酵。各發(fā)酵方法比較如下：（1）傳統(tǒng)發(fā)酵法：啤酒質(zhì)量好，工藝簡單成熟，但周期長，投資大，占地面積大，工作環(huán)境差，不便于機(jī)械化、自動化生產(chǎn)，故不采用。（2）連續(xù)發(fā)酵法：發(fā)酵周期短，便于自動化控制，節(jié)省人力、廠房和用地，動力消耗低，但管理要求高，否則易污染，設(shè)備造價高，對酵母要求也高，產(chǎn)品質(zhì)量差，工藝不成熟，故不采用。（3）固定化酵母發(fā)酵法：發(fā)酵周期短，設(shè)備簡單，縮減酵母培養(yǎng)工藝，節(jié)省投資，減少占地面積，便于管道化生產(chǎn)，但工藝不成熟，啤酒性能不穩(wěn)定，尚在試驗(yàn)中，故也不采用。（4）錐形罐單罐發(fā)酵法：單位占地面積的啤酒產(chǎn)量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，發(fā)酵溫度控制方便，發(fā)酵周期短，便于自動控制，節(jié)省人力與洗滌費(fèi)用，衛(wèi)生條件比較好，改善了工作環(huán)境，易于回收和酵母，降低生產(chǎn)成本，且廣泛應(yīng)用，工藝成2熟，啤酒質(zhì)量較好，故本設(shè)計采用此法。另外，高溫發(fā)酵有利縮短發(fā)酵周期，但副產(chǎn)物較多，影響啤酒的風(fēng)味。而低溫發(fā)酵則風(fēng)味好，周期長，考慮保證產(chǎn)品的質(zhì)量，故采用低溫發(fā)酵。發(fā)酵罐——!發(fā)酵罐——!\酵母離心分離機(jī)留種酵母 \廢酵母 廢酵母I I I酵母種罐 I酵母洗滌I酵母干燥圖2.5啤酒發(fā)酵工藝流程圖(1)三鍋麥汁注滿一發(fā)酵罐，時間少于12小時，加0.7％的酵母。冷麥汁進(jìn)罐溫度為9°C,自然升溫至12°C,然后保持12°C發(fā)酵5天.糖度降至10.5－11°，通過測純度并回收，降至4.0時停止，保證0.822在2C保持5天，使外觀發(fā)酵度達(dá)60%以上，用36小時把發(fā)酵液降至7°C,排酵母一次,還原雙乙酰6天,每天排酵母及凝固物一次。當(dāng)雙乙酰含量低于0.1后，用36小時降溫至3°C,保持3天，再泵至罐外的薄板冷卻器中把溫度冷至-1C，然后送至啤酒處理罐冷罐7天，每天排一次酵母及冷凝固物，并進(jìn)行洗滌，7天后濁啤酒經(jīng)硅藻土過濾機(jī)過濾，同時進(jìn)行啤酒混濁經(jīng)驗(yàn)2和濾過酒檢查，然后進(jìn)入清酒罐，再進(jìn)入包裝車間。啤酒的過濾發(fā)酵完的啤酒一-冷卻器一-處理罐一-薄板冷卻器一-硅藻土過濾機(jī)一-紙板過濾機(jī)一--清酒罐圖2.6啤酒過濾流程圖發(fā)酵出來的啤酒經(jīng)酵母分離機(jī)分離出來后，進(jìn)入一薄板冷卻器，然后進(jìn)入啤酒處理罐，進(jìn)行洗滌，再經(jīng)一次冷卻器，冷卻至-1C，經(jīng)粗濾精濾后，送清酒罐然后包裝。2啤酒過濾的主要方式有棉餅過濾機(jī)、硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)、雙流過濾機(jī)、錯流過濾機(jī)、無菌膜過濾機(jī)?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)和無菌膜過濾機(jī)。硅藻土過濾機(jī)作為啤酒的粗濾，紙板過濾機(jī)作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機(jī)主要用于生產(chǎn)純生啤酒［6,9］。硅藻土過濾機(jī)主要有板框式、燭式、水平圓盤式三種，本設(shè)計采用板框式。啤酒包裝過濾完的啤酒，在清酒罐低溫存放準(zhǔn)備包裝，通常同一批啤酒應(yīng)在24小時內(nèi)包裝完畢。均采用瞬時巴氏殺菌工藝技術(shù)和自動包裝生產(chǎn)線。啤酒殺菌的目的是保證啤酒的生物穩(wěn)定性，有利于長期保存。濾過啤酒!瓶子一-選瓶一->浸瓶一-洗瓶一->空水一-驗(yàn)瓶一-裝酒一-壓蓋一-巴氏滅菌驗(yàn)酒一-貼標(biāo)一-裝箱一-瓶裝熟啤酒圖2.7瓶裝流程圖空罐卸裝托盤機(jī)一-鏈條輸送機(jī)一-洗滌機(jī)一-罐裝機(jī)一-自動定量儀一-分道器殺菌機(jī)一-風(fēng)干機(jī)一-測重儀一-垛裝圖2.8罐裝流程圖空桶一-浸泡一-刷洗一-蒸汽滅菌一-罐裝一-垛裝圖2.9桶裝流程圖啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用1、麥槽的利用麥槽是麥芽和大米在不發(fā)芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物質(zhì)構(gòu)成的。麥槽是有價值的飼料，有較高的蛋白質(zhì)，并受到適度分解。2、二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒發(fā)酵中最主要的副產(chǎn)物，二氧化碳也是重要的原材料。在過濾后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短時間內(nèi)溶解和過飽和，簡單而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。貯氣柜一超壓裝置一壓縮機(jī)一氧化劑洗滌器一水冷卻器一活性炭過濾器一壓縮2機(jī)一冷卻器一干燥裝置一冷卻器一液態(tài)貯存罐2圖2.10二氧化碳的回收流程圖回收處理系統(tǒng)是使用密閉式發(fā)酵容器時特有的附屬設(shè)備，是錐形罐的配套設(shè)備。回收工藝主要有3種：（1）高壓法：高壓法純度低，操作強(qiáng)度大，儲存方法單一，故也不采用。2（2）低壓法：該法產(chǎn)生的一般不能以液態(tài)儲藏，且如果無發(fā)酵氣，就不能供氣，2故不采用。（3）中壓法：采用專用的無油壓縮機(jī)將壓縮凈化后在冷凍系統(tǒng)進(jìn)行凈化，該法22產(chǎn)生的純度高，儲存效率高，使用方便。故本設(shè)計采用。其組成部分為：泡沫捕集器2貯氣球，水洗塔，壓縮站，干燥氣，凈化器，液化器，貯液罐，氣化器。3、酵母的回收與利用根據(jù)酵母和發(fā)酵液的相對密度不同，采用離心機(jī)分離酒液和酵母。每生產(chǎn)100噸啤酒可得含水分75%—80%的剩余酵母泥1.5t,可制成含水8.5%—10%的干酵母約0.35t。近年來用啤酒酵母生產(chǎn)具有肉類鮮味的調(diào)料以及生產(chǎn)干酵母粉,有很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,故本設(shè)計采用一個酵母車間來利用廢酵母生產(chǎn)干酵母,其生產(chǎn)流程如下：啤酒放棄的酵母泥f固液分離f濕酵母f洗滌脫苦f固液分離一水解固液分離f干燥f干酵母!濃縮一-調(diào)配一-調(diào)味料!酵母膏圖2.11酵母回收流程圖3物料衡算3.1原始數(shù)據(jù)表3.1原始數(shù)據(jù)表序號 項(xiàng)目 名稱 % 備注

1定額指標(biāo)原料利用率麥芽水份大米水份無水麥芽浸出率無水大米浸出率98.561375%95%2原料配比麥芽70大米30冷卻損失7.0發(fā)酵損失1.5過濾損失2.03損失率包裝損失2.0空瓶損失1.5對熱麥汁瓶蓋損失1.0商標(biāo)損失0.1空罐損失1.54總損失率啤酒總損失率12.5對熱麥汁3.2100原料(麥芽+大米)生產(chǎn)12°淡色啤酒的物料衡算[12]1、熱麥汁量(1)原料麥芽收得率：75%X(1-6%)=70.5%輔料大米收得率：2)95%X(1-13%)=82.65%混合原料收得率：(70%X70.5%+30%X82.65%)X98.5%=73.03%混合原料收得率：4)100原料生產(chǎn)4)100原料生產(chǎn)12°熱麥汁量：73.03/12X100=608.615)100原料生產(chǎn)12°熱麥汁體積： 608.61/1.047X1.04=604.54L,其中1.047為12°麥汁在20°C的密度，1.04為100°C麥汁比20°C麥汁的體積增加倍數(shù)5)2、冷麥汁量：604.54X3、發(fā)酵液量：562.22X4、過濾酒量：553.79X5、成品啤酒：542.71X1－7%)=562.22L1－1.5%)=553.79L1-2%)=542.71L1-2%)=531.86L6、顆粒酒花使用量選用質(zhì)量較好，含a—酸較高的顆粒酒花，一般在熱麥汁中加2—1.5顆粒酒花，選擇加酒花1.5,即100L熱麥汁加0.15的顆粒酒花0.15/100X604.54=0.9077、 濕糖化槽量糖化槽含水80％，則濕麥槽量：100X70％X（1-6％）（1-75％）/（1-80％）=82.25大米槽量：100X30％X（1-13％）（1-95％）/（1-80％）=6.525糖化槽量=82.25＋6.525=88.7758、 酵母量濕酵母泥含水分85％，生產(chǎn)100啤酒可得2濕酵母泥，其中一半做為生產(chǎn)接種用一半做為干酵母酵母含固形物量=531.86/100X1X（l-85%）=0.798含水分7％的酵母量：0.798/（1-7％）=0.8589、 含量212°冷麥汁562.22L中浸出物量：1.047X562.22X12%=70.634設(shè)麥汁真正發(fā)酵度為65%則可發(fā)酵浸出物量：70.634X65%=45.912麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為CHO+HO=2CHO122211261262CHO=4CH+4+233.36126 25 2設(shè)麥汁的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成則的生成量:45.912X4X44/342=23.6272設(shè)12°啤酒含為0.4%，則酒中含量為：22531.86X1.047X0.4%=2.227則釋出的量為：23.627—2.227=21.42常壓下1m32重1.832，所以游離容積為21.4/1.832=11.68m3210、 空瓶用量：531.86/0.64X1.015X0.6=506.10個

11、 瓶蓋用量：531.86/0.64X1.01X0.6=503.61個12、 空罐用量：531.86/0.355X1.015X0.25=380.17個13、商標(biāo)用量： 531.86/0.64X1.001X0.6=499.12張14、空桶用量： 531.86/30X1X0.15=2.66個3.3生產(chǎn)100L12°啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算可知，100混合原料生產(chǎn)12°成品啤酒531.86L,故1、生產(chǎn)100L12。啤酒所需混合原料量： 100/531.86X100=18.802、 麥芽用量 18.80X70％=13.163、 大米用量 18.80X30％=5.64TOC\o"1-5"\h\z4、 熱麥汁量 100X604.54/531.86=113.67 L5、 冷麥汁量 100X562.22/531.86=105.71 L6、 發(fā)酵液量 100X553.79/531.86=104.12 L7、 過濾酒量 100X542.71/531.86=102.04 L8、成品啤酒量 100X531.86/531.86=100L9、酒花用量 100X604.54/531.86X0.15％=0.17010、濕糖化槽量1110、濕糖化槽量11、酵母量12、 2量13、 空瓶用量18.80/100X0.858=0.1618.80/100X11.68=2.20m3100/0.64X1.015X0.6=95.156個14、空罐用量100/0.355X1.015X0.25=71.472個15、瓶蓋用量100/0.64X1.01X0.6=94.688個16、14、空罐用量100/0.355X1.015X0.25=71.472個15、瓶蓋用量100/0.64X1.01X0.6=94.688個16、商標(biāo)用量100/0.64X1.001X0.6=93.844張17、空桶用量100/30X1X0.15=0.5個3.4年產(chǎn)3萬噸12°淡色啤酒物料衡算（以下計算為每天產(chǎn)量）由于是南方地區(qū)，夏、冬兩旺、淡季的區(qū)別不是很明顯，故取每月產(chǎn)量相。因?yàn)槟戤a(chǎn)啤酒3萬噸，生產(chǎn)時間為300天，所以每天產(chǎn)啤酒100噸，采用回鍋一機(jī)，每天糖化6鍋次。1、混合原料用量

18.80原料用量100X =18800天=18.8天00x10-3麥芽用量 18.8X70%=13.16天大米用量 18.8X30%=5.64天2、 酒花用量100X0.170 =170天100x10-33、 熱麥汁量100X——=113670天100x10-34、冷麥汁量100X105.71=105710天100x10-35、發(fā)酵液量104.12100X =104120天100x10-36、 濾酒量102.04100X =102040天100x10-37、 濕糖化槽量17.27100X =17270天100x10-38、 干酵母量100X0.16100100X0.16100x10-3=160天99、2量100X2.20100100X2.20100x10-3=2220m3/天10、空瓶用量100X侖船=95156個/天11、空罐用量71.472100X =71472個/天100x10-3、瓶蓋用量94.688100X =94688個/天100x10-3、空桶用量100X 05 =500個/天100x10-3、商標(biāo)用量93.844100X =93844張/天100x10-3表3.2年產(chǎn)3萬噸啤酒工廠物料衡算表物料名稱定額指標(biāo)單位一次糖化定額指標(biāo)母天糖化定額指標(biāo)全年糖化混合原料t3.13333318.85640麥芽t2.19333313.163948大米t0.945.641692酒花28.3333317051000熱麥汁m318.945113.6734101冷麥汁m317.61833105.7131713發(fā)酵液m317.35333104.1231236過濾酒量m317.00667102.0430612成品酒量t16.6666710030000濕糖化槽量t2.87833317.275181干酵母m326.6666716048000游離2量m33702220666000空瓶用量個15859.339515628546800空罐用量個119127147221441600瓶蓋用量個15781.339468828406400

83.33333500空桶用量個商標(biāo)用量張15640.679384483.33333500空桶用量個商標(biāo)用量張15640.6793844150000281532004水、汽、冷、電、2用量的計算24.1用水量的計算1、糖化用水糊化鍋加水比為1：5糊化用水：0.94X5=4.7t糖化鍋加水比為1：3.5糖化鍋用水量：2.193333X3.5=7.677t用水總量：4.7＋7.677=12.377t日用水量：12.377X6=74.262天年用水量：74.262X300=22278.6年2、 洗槽用水量100混合原料用水450所以每次洗槽用水：2.878333X4.5=12.9525次日用水量：12.9525X6=77.715日年用水量：77.715X300=23314.5年3、 糖化室洗刷用水一般糖化室及其設(shè)備洗刷，刷洗糖化鍋一次用水20t，日用水量：20X6=120天年用水量：120X300=36000年4、 迴選沉淀槽洗刷用水每天用水3t日用水量：3X6=18天年用水量：18X300=5400年5、 麥汁冷卻器洗刷用水每次用水3t日用水量：3X6=18天年用水量：18X300=5400年6、 酵母擴(kuò)大培養(yǎng)設(shè)備及車間洗刷用水每次用水15t,每月一次，年用水量：15X12=180年7、麥汁冷卻用水采用一級冷卻，用2°C冰水將98°C的麥汁冷卻至9°C,冰水出口溫度為80°C,f f日冷卻用水：G=Q =GpCp(\72)=352.367xO.98x(98—9)=402.06C(t-1nC(t-t)n 1x(8O-2)x0.98a1w21年用水量：402.06X300=120618年8、 錐形發(fā)酵罐洗滌用水四天洗七個，每個用水5t日用水量：5X7/4=8.75天年用水量：8.75X300=2625年9、 過濾設(shè)備洗刷用水每天洗刷一次，每次用水6t，年用水量：6X300=1800年10、 清酒罐洗刷用水每天洗清酒罐一次，用水10t，年用水量：10X300=3000年11、 酵母離心機(jī)洗滌用水每天沖洗一次，用水1.5t，年用水量：1.5X300=450年12、 啤酒薄板冷卻器用水每天沖洗一次，每次用水3.5t年用水量：3.5X300=1050年13、 洗瓶機(jī)用水每臺洗瓶機(jī)生產(chǎn)能力2萬瓶，用水1.5瓶，日用水量：95156X1.5=142.734天年用水量：142.734X300=42820.2年14、裝瓶機(jī)洗刷用水每天洗一次，每次用水3t

年用水量：3X300=900年15、殺菌機(jī)用水殺菌機(jī)每瓶用水1，最大生產(chǎn)能力2萬瓶日用水量：95156X1=95.156天年用水量：95.156X300=28546.8年16、包裝車間洗刷用水每天洗一次，用水15t，年用水量：15X300=4500年17、發(fā)酵室洗滌用水每天沖洗一次，用水3t，年用水量：3X300=900年18、清酒車間洗滌用水每天洗一次，每次用水6t年用水量：6X300=1800年19、 啤酒過冷卻器洗滌用水每天洗刷一次，每次用水1t，年用水量：1X300=300年20、 其他公共設(shè)施洗刷用水每天洗一次，用水10t年用水量：10X300=3000年21、 煮沸鍋二次蒸汽回收耗水量Q=Q=G水t21)C=95.5t八 Q 5.922x106=95.5tG= = =95516.水(t-1)C (80-18)x12 1水日用水量：95.5X6=573天年用水量：573X300=171900年表4.1用水量表

項(xiàng)目日用水量天年用水量年糖化用水74.26222278.6洗槽用水77.71523314.5糖化室洗刷用水12036000迴選沉淀槽洗刷用水185400麥汁冷卻器洗刷用水185400酵母擴(kuò)大培養(yǎng)用水15180麥汁冷卻用水402.06120618錐形發(fā)酵罐洗滌用水8.752625過濾設(shè)備洗刷用水61800清酒罐洗刷用水103000酵母離心機(jī)洗滌用水1.5450啤酒薄板冷卻器用水3.51050洗瓶機(jī)用水142.73442820.2裝瓶機(jī)洗刷用水3900殺菌機(jī)用水95.15628546.8包裝車間洗刷用水154500發(fā)酵室洗滌用水3900清酒車間洗滌用水61800啤酒過冷卻器洗滌用水1300其他公共設(shè)施洗刷用水103000煮沸鍋二次蒸汽回收耗水量573171900總計1603.677476783.14.2耗汽量的計算1、麥汁制備耗用蒸汽量（1） 糖化工段耗用蒸汽量糖化鍋（麥芽2193，水7677） 糊化鍋（大米940，水4700）35C(30)45C(20)11514550C(30)90C(20)!11568C(50) —————100C(3011076°C 麥汁過濾圖4.1糖化過程流程圖糖化鍋總投料量：2193+7677=9870糊化鍋總投料量：940+4700=5640糖化用水耗汽量Q1糖化醪比熱：C糖=(G麥C麥+G水C水)/(G麥+G水)原料比熱：C=C(1%)+C水w%0C－谷物(絕干)比熱為0.37C0W—谷物水分含量C水一水的比熱為1.00CC麥芽=0.37X(1-6%)+1X6%=0.4078CC大米=0.37X(1-13%)+1X13%=0.4519CC糖=(2193X0.4078+7677X1)/(2193+7677)=0.86842C麥芽混合前溫度為t麥=18C，混合后醪液溫度t混=39Ct混G混CB=G麥C麥t麥+G水C水t水t水==39.21C(2193+7677)x37x0.86842—2193x0.4078xt水==39.21C7677x139.21C的水由80C的麥汁冷卻回收水與自來水混合而得。糖化醪由37C加熱至50C,耗汽量為Q1Q=G糖C糖厶9870X0.86842X(50-37)=1.114X105=4.66X1051糊化鍋耗用蒸汽量工藝要求t混=45CC糊=(G米C米+G水C水)/(G水+G米)=(940X0.4519+4700X1)/(4700+940)=0.9087°C, 5640x0.9087x45-940x0.4519x18 …仆。廠t水= =47.44Cx470047.44C的水由80C和18C的水混合而得。糊化醪由45C加熱至90°C,耗熱量為Q2Q=G糊C糊At=5640X0.9087X(90-45)=2.306X105=9.654X10522糊化醪由90C加熱至100°C,耗熱量Q3Q=G糊C糊Atc=5640X0.9087X(100-90)=5.13X104=2.148X10532100C煮沸30',蒸發(fā)強(qiáng)度為5%,水份蒸發(fā)耗熱量Q4r水(汽化潛熱)=540*w=540X5640X0.05X0.5=7.6140X104=3.187X1054糊化鍋總耗熱量熱損失為總耗熱量的10%(包括熱損失及保溫耗熱)。加熱糊化鍋的熱量為前三項(xiàng)總和的2.5%。Q糊=(Q+ )X(1+2.5%)X1.12 34=(2.306X105+5.13X104+7.6140X104)X1.025X1.1=4.037X105=1.69X106糖化、糊化并醪后溫度為68CC并=(G糖C糖+G糊C糊)/(G糖+G糊)=(9870X0.86842+5640X0.9087)/(9870+5640)=0.8831Ct并=(G'糊C糊t糊+G糖C糖t糖)/(G'糊+G糖)C并5640x0.9087x(1-0.05x0.5)x100+9870x0.86842x50= =68.39C15640x(1-0.05x0.5)+9870」x0.8831醪液由68.39C加熱至76°C,耗熱量為Q5Q=G并C并At=(5640X0.975+9870)X0.8831X(76-68.39)54=1.033X105=4.324X105熱損失為總耗熱量的10%(包括熱損失及保溫耗熱)。加熱糖化鍋的熱量為Q、Q總和15的2.5%。Q糖=()X(1+2.5%)X1.115=(1.114X105+1.033X105)X1.025X1.1=2.421X105=1.013X106麥汁煮沸耗熱100原料加洗槽水可得700麥汁，過濾后麥汁溫度為72°C加熱麥汁至100C,消耗熱量為Q6Q=G麥汁C麥汁(100)=18800x700x0.95x(100-72)66100=5.834X105=2.442X106蒸發(fā)耗熱量Q7煮沸強(qiáng)度10%，煮沸時間1.5h18800700Q=w*-8800x700x10%x1.5x540=1.7766X106=7.44X1067 6 100煮沸鍋總耗熱量Q煮熱損失為總耗熱量的15%(包括熱損失及保溫耗熱)。加熱煮沸鍋的熱量為前兩項(xiàng)總和的2.5%Q煮=()X(1+2.5%)X1.1567=(5.834X105+1.7766X106)X1.025X1.15=2.78X106=1.165X107麥汁制備一次耗用蒸汽量設(shè)蒸汽壓2.52(表壓)，查得其熱焓為648.7間接蒸汽加熱效率為95%，則=Q糖+Q煮+Q糊=2.421x105+2.78x106+4.037x105(i-100)n (648.7-100)x95%=6572.1=6.5721次日糖化用汽量：6.5721X6=39.4326日年糖化用汽量：39.4326X300=11829萬年4、 洗瓶機(jī)用汽量D洗=J*NJ—經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，16-581000瓶h,取301000瓶hN—千瓶數(shù)日用汽量：30X95156/1000=2854.68日=2.855日年用水量：2854.68X300=856404年=856.404年5、 殺菌機(jī)用汽量D殺=J*NJ—經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，，取1501000瓶hN—千瓶數(shù)日用汽量：150X95156/1000=14273.4日=14.274日年用水量：14273.4X300=4282.02年6、 酵母培養(yǎng)耗汽量酵母一般每月培養(yǎng)一次，每次用汽1200年用汽量：1200X12=14400年=14.4年7、 年總耗汽量（一些附屬設(shè)備及管道殺菌占前面各項(xiàng)總和的2％）（D糖+D洗+D殺+D酵）X（1+2%）=（11829＋856.404＋4282.02＋14.4）X1.02=1.733X104年表4.2耗汽量表項(xiàng)目壓力2日用汽量天年用汽量年麥汁制備2.539.432611829洗瓶2.52.855856.404殺菌機(jī)2.514.2744282.02酵母培養(yǎng)2.51.214.4其他2.51.16339.64總計2.558.92161.733X1044.3耗冷量的計算[12]1、工藝耗冷量麥汁冷卻耗冷量Qi-i一段冷卻，麥汁由98°C冷卻至9°C,1小時內(nèi)冷卻完畢，冰水由2°C上升至80°C,冷卻損失是5%,自來水溫度32C日耗冷量：Q=( )X(1+1.5%)1-1 12=402.06X103XlX(32-2)X1.015=1.224X107天=5.124X107天年耗冷量：1.224X107X300=3.673X109年=1.537X10io年發(fā)酵過程耗冷量Qi-2本設(shè)計采用一罐法發(fā)酵，12°麥汁發(fā)酵度65%，設(shè)麥汁中浸出物全部為麥芽糖，++4+4=4+4+4+熱i222ii2 25 2每麥芽糖發(fā)酵中實(shí)際放出146.6熱量，麥汁糖度是12°w=104120/6X1.047X12%X65%=1417.2Q'=q*w=146.6X1417.2=2.078X105=8.7X105發(fā)酵液從10C自然升溫至12°C,此過程需耗熱Q〃Q〃=104120/6X1.047X(l+0.008)X0.93X(12-10)=3.41X104=1.43X1050.008－接種量0.93－發(fā)酵液比熱Q=Q，-Q〃=2.078X105-3.41X104=1.737X105次=7.27X105次i-23鍋麥汁滿1鍋錐形罐，則主發(fā)酵耗冷量：1.737X105X3=5.211X105罐=2.181X106罐主發(fā)酵期7天，每天耗冷量：5.211X105X6/3=1.0422X106天=4.36X106天年耗冷量：1.0422X106X300=3.1266X108年=1.308X107年降溫期耗冷量嫩啤由12C降至7°C,放出熱量Q'3Q' =p嫩V嫩C嫩()1-3 12=1.0142X16.67X103X0.955X(12-7)=8.073X104=3.38X105還原雙乙酰后再由7°C降至3°C時放出熱量Q〃3Q〃=p()1-3 23=1.0142X16.67X103X0.955X(7-3)=6.46X104=2.704X105啤酒由3C降至-1C放熱Q〃‘3Q〃‘=Q7=6.46X104=2.704X1051-3 3Q=Q'+Q〃+Q〃‘1-3 1-3 1-3 1-3=8.073X104+6.46X104X2=2.1X105=8.79X105每罐耗冷量：2.1X105X3=6.3X105=2.64X106日耗冷量：6.3X105=2.64X106日年耗冷量：6.3X105X300=1.89X108=7.92X108年酵母培養(yǎng)耗冷量Q1-4酵母培養(yǎng)的冷卻采用-4C酒精水，發(fā)酵冷卻的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是7000，每次純培養(yǎng)共需7天，每月一次年耗冷量：7000X24X7X12=1.411X107=5.907X107錐行罐損失冷卻量Q1-5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每生產(chǎn)1噸啤酒損失3000熱量日耗冷量：3000X100=3X105天=1.26X106年耗冷量：3X105X300=9XX107年=3.77X108濾酒耗冷量Q1-6裝酒前酒液從2C降至-1C，設(shè)每次裝瓶9h日耗冷量：17006X1.0142X1X(2+1)X6=3.11X105日=1.30X106日年耗冷量：3.11X105X300=9.33X107年=3.91X108年表4.3.1工藝段耗冷量總表項(xiàng)目日耗冷量日年耗冷量年麥汁冷卻5.124X1071.537X10io發(fā)酵冷卻4.36X1061.308X107降溫期冷卻2.64X1067.92X108酵母培養(yǎng)2.93X1045.907X107錐行罐損失1.26X1063.77X108濾酒冷卻1.30X1063.91X108總計6.083X1071.753X101o2、冷間維護(hù)結(jié)構(gòu)的耗冷量Q2Q= P—維護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積耗冷量，10-12，取122地板2-5，取4維護(hù)結(jié)果面積，冷卻長30m,寬18m,高6mQ=12Xbox18+(30x6+18x6)x2〕+4x30x182=15552=6.51X104日耗冷量：15552X24=373248日=1.5624X106日年耗冷量：373248X300=1.12X108年=4.687X108年3、 操作耗冷量Q3根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取Q=3%Q31日耗冷量：6.083X107X3%=1.825X106年耗冷量：1.753X10ioX3%=5.259X1084、 通氣換氣耗冷量冷間操作工人補(bǔ)充新鮮空氣引起的耗冷量Q4-1Q=20n^I=20X1X25=5002.093X1034-1工作人數(shù)，△室內(nèi)外焓差，取25日耗冷量：5X104年耗冷量：1.5X107換氣耗冷量Q4-2Q=^24=3X30X18X6X25/24=10125=4.238X1044-2日耗冷量：1.0172X106日年耗冷量：3.0516X108年Q=Q+Q4 4—1 4-2日耗冷量：5X104+1.0172X106=1.0672X106日年耗冷量：1.5X107+3.0516X108=3.2016X108年5、管路耗冷量Q5設(shè)Q為各耗冷量的6％5日耗冷量：(6.083X107+1.5624X106+1.825X106+1.0672X106)X6%=3.918X106日年耗冷量：(1.753X10io+4.687X108+5.259X108+3.2016X108)X6%=1.1304X109年表4.3.2總耗冷量表項(xiàng)目日耗冷量日年耗冷量年工藝耗冷6.083X1071.753X10io冷間結(jié)構(gòu)耗冷1.5624X1064.687X108操作耗冷1.825X1065.259X108通風(fēng)換氣耗冷1.0672X1063.2016X108管路耗冷3.918X1061.1304X109總計6.92X1071.80X10104.4用量計算21、 裝酒機(jī)用氣量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，裝100瓶需耗汽4m3，所選裝酒機(jī)最大生產(chǎn)能力為2萬瓶日用氣量：4X95156=380.6243日1000年用氣量：380.624X300=938463年2、 貼標(biāo)機(jī)用氣量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每貼1000張耗氣1m3，貼標(biāo)機(jī)最大生產(chǎn)能力為20000張93844日用氣量：IX938—=93.8443日1000年用氣量：93.844X300=28153.23年3、清酒罐用氣量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，清酒罐用氣量為酒量的2.5倍，用氣時間6h日用氣量：100X2.5=2503日年用氣量：250X300=7.5X1043年表4.42用量總表項(xiàng)目日用氣量3日年用氣量3年裝酒機(jī)用氣量380.62493846貼標(biāo)機(jī)用氣量93.84428153.2清酒罐用氣量2507.5X104總計724.4681.97X1054.5用電量的計算1、糖化工序用電量表4.5.1糖化工序用電量計算糖化工序配用電機(jī)功率數(shù)量合計麥芽斗式提升機(jī)配用電機(jī)7.517.5麥芽進(jìn)倉括板輸送機(jī)配用電機(jī)4.314.3麥芽出倉括板輸送機(jī)配用電機(jī)1.511.5麥芽斗式提升機(jī)用電機(jī)414麥芽脫皮電機(jī)18.5118.5麥芽粗粒輥電機(jī)11111麥芽進(jìn)料電機(jī)0.3710.37麥芽篩振動電機(jī)1.511.5大米提升機(jī)電機(jī)2.212.2大米刮板電機(jī)1.511.5大米出倉斗式提升機(jī)電機(jī)2.212.2大米振動篩電機(jī)0.61大米粉碎機(jī)電機(jī)221預(yù)糖化器電機(jī)1.11麥漿送料泵電機(jī)111糊化鍋電機(jī)7.51糊化、糖化出料泵電機(jī)151糖化鍋電機(jī)551麥汁壓濾機(jī)二級馬達(dá)31減速齒輪馬達(dá)0.751麥槽出料螺旋電機(jī)1.51出槽迴旋電機(jī)151煮沸鍋電機(jī)7.51酒花麥汁泵電機(jī)151濁汁罐電機(jī)1.11澄清麥汁泵電機(jī)221凝水鍋爐電機(jī)7.51釀造水泵電機(jī)151熱水泵電機(jī)7.51冰水泵電機(jī)111冰水循環(huán)泵電機(jī)111回流泵電機(jī)221糖化操作微機(jī)處理電機(jī)221濁汁泵電機(jī)41總計0.6221.1117.5155530.751.5157.5151.1227.5157.5111122224332.622、發(fā)酵工藝用電量表4.5.2發(fā)酵工藝用電量計算發(fā)酵工藝段配用電機(jī)功率數(shù)量合計酵母罐電機(jī)1.511.5酵母泵電機(jī)2.212.2啤酒供給泵電機(jī)18.5118.5緩沖罐泵電機(jī)3.013.0啤酒過濾機(jī)液壓泵電機(jī)1.511.5啤酒過濾機(jī)電機(jī)313啤酒添加劑電機(jī)0.0810.08冷輸出泵22122熱輸出泵15115劑量泵電機(jī)0.2510.252壓濾機(jī)配電機(jī)27.517.5無菌水泵電機(jī)1.511.5洗滌液回流泵電機(jī)428總計92.563、包裝工段用電量表4.5.3包裝工段用電量計算包裝工段配用電機(jī)功率數(shù)量合計舊瓶輸送電機(jī)2.212.2洗瓶機(jī)電機(jī)5525驗(yàn)瓶機(jī)電機(jī)2.212.2裝酒機(jī)電機(jī)1.111.1壓蓋機(jī)電機(jī)2.212.2中間輸送帶電機(jī)7.517.5殺菌機(jī)電機(jī)2.2511驗(yàn)酒帶電機(jī)2.212.2成品酒輸送帶電機(jī)2.212.2貼標(biāo)機(jī)電機(jī)418空箱輸送電機(jī)616輸送帶電機(jī)2.212.2裝箱機(jī)電機(jī)818桶裝線電機(jī)23.6123.6罐裝線電機(jī)23.6123.6總計1274、動力車間、機(jī)修車間、污水處理站等的用電量為20005、照明負(fù)荷以全廠用電量的6％計算P=(332.62+92.56+127+2000)X6%=153.146、全廠用電量P總=332.62+92.56+127+2000+153.14=2705.325主要工藝設(shè)備選型和計算5.1糊化鍋[13-15]1、容積糊化鍋投料時大米用量為940，用水量為4700總量940+4700=5640糊化醪C=1.018有效容積V= =5.54m31.018103容積系數(shù)取60%所以V總=5.54/609.24m3取V總=10m32、尺寸取2/1(糊化鍋直徑與圓筒高度之比),升氣管面積為料液面積1/40,采用球形底,則1.153V總=1.15X310=2.48取2.5m2=1.25m汽升管直徑＜1而*”1740X2.5=0.395m取0.36m

V總二n/4*D2*nh2(23)10=n/4*2.52*1.25+nh2(2.5/23)解得0.904m3、加熱面積在一次糖化法中，糊化鍋的最大傳熱是糊化醪從45°C加熱至90°C這一過程，則最大熱負(fù)荷2.306x最大熱負(fù)荷2.306x10545/603.075X1050.25壓力下蒸汽溫度為126.9CAtm56.44C(126.9-45)-(126.9Atm56.44C,126.9-45In126.9-90按經(jīng)驗(yàn)K取15003CQ 3.075x1053.63m2KAtm56.44x1500鍋實(shí)際加熱面積F‘=n3.14X2.5X0.904=7.0964m2>3.63m25.2糖化鍋[13-15]1、容積一次糖化醪液并醪后的醪量G混=(G糊一W)+G糖=5640X(1-5%)+9870=15228糖化醪密度為10653所以V有效=15228/1065=14.30m3取15m3空余系數(shù)取80%所以V總=15/8018.75m32、尺寸取2:1 v'40，用球形底1.153V總=1.15X318.75=3.06m2=3.06/2=1.53m

\；1/40*\；1/40X3.06=0.484m取0.49mV總二n/4*D2*nh2(23)18.75二n/4*3.062*1.53+nh2(4.5/23)解得：1.12m3、加熱面積由前面計算可知，糖化鍋?zhàn)畲笳羝挠昧繛椴Ⅴ埠篚惨河?8.39°C升至78°C這一過程，則1.033x1.033x10510/60=6.198X105Atm53.56C(126.9-68.39)+(126.9Atm53.56C1126.9-68.39In126.9-78根據(jù)經(jīng)驗(yàn),糖化鍋K可取20002CQ6.198x105加熱面積 5.786m2KAt2000x53.56鍋底加熱面積F，=n3.14X3.06X1.12=10.76m2>5.786m2符合要求5.3煮沸鍋[13-15]1、每天煮沸6次，每次煮沸麥汁量 113670/6=18945鍋次所以煮沸鍋有效容積為18.945m3,取19m3,容積系數(shù)取75%煮沸鍋總?cè)莘e為19/7525.4m32、 尺寸取2:1 <40 用內(nèi)加熱器加熱1.153V總=1.15X325.4=3.38m取3.4m2=3.4/2=1.7m汽升管直徑<1740*“TZ0X3.4=0.538m取0.54mV總二n/4*D2*nh2(23)25.4二n/4*3.42*2.6+nh2(5.1/23)解得：1.2m3、加熱面積在煮沸中,蒸發(fā)濃縮的耗熱量大最大、廠1.7766x10632915 3297?1.5x60x60Atm=126.9—100=26.9°C根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取K=6002CQ 329x103F=—= =20.4m2KAt600x26.94、內(nèi)加熱器采用內(nèi)加熱器加熱，選取屮120X3的紫銅管，長1mF=n=3.14X0.12XlXn=20.4n=55根麥汁壓濾機(jī)一次糖化過濾的麥汁有18.945m3，由此可選板框式壓濾機(jī)截面1000X900板17塊，框18塊固定端板一塊，活動端板一塊迴旋沉淀槽1、 糖化一次得熱麥汁189451,取V有效=19m3空余系數(shù)為1.2則V總=19X1.2=22.8m32、 尺寸取D：H'=2:1H'—液面高度V有效二n(—)2*H‘=n*'319得H'=1.82m2取H=1.9m1.9X1.2=2.28m取H=2.3m所以D=3.8m麥汁冷卻器采用一段冷卻逆流冷水冷卻T98C >CT12t80C 2Ct12

Atm(98-Atm(98-80)-(9-2)198-80In9-211.65°C由前面可知Q—1.224X107天1-1每次糖化的Q—1.224X107/6—2.04X106次K取20002CQ2.04x106冷卻面積F— 二 一87.55m2KAt2000x11.655.7錐形發(fā)酵罐[13-15]1、 V有效=100X104.12/100=104.12m3容積系數(shù)為0.8—0.85 取容積系數(shù)為0.85所以V總=104.12/0.85=122.49m3，取V總—125m3，每天需發(fā)酵罐一個V有效—104.12/1=104.12m32、 錐形罐的數(shù)量P30V有x(l-Q%)X—2CN—錐形罐的數(shù)量P—月產(chǎn)量m32—發(fā)酵濾酒及罐裝損耗之和,一般為4.5%C—發(fā)酵周期24天—20.11個3x104—20.11個104.12x(l-4.5%)x—24取發(fā)酵罐數(shù)為24個,其中3個備用3、尺寸取1:3 錐角在60°－80°取70°V總?H+男D2#35°普D3+知壇35。。31253.66m由于發(fā)酵罐直徑系列為3.0、3.2、3.4、3.6、3.8等

取D=3.8m H=3X3.8=11.4mh=D*35°=1.57mh，4=2.2/4=0.55mH/z+H+0.55+11.4+1.57=13.52mV總3nD3+—ctg35°D3139.47m34 244、冷卻面積酵母在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生熱量，為使發(fā)酵和后熟在設(shè)定的工藝溫度下進(jìn)行，須進(jìn)行冷卻。冷卻有兩種方式：間接冷卻方式和直接冷卻方式。間接冷卻方式的冷媒是乙醇或乙二醇與水的混合液。直接冷卻方式的冷媒是液氨。與使用乙醇或乙二醇與水的混合液相比，使用液氨有以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源約20％左右；需要的設(shè)備少；需要的絕熱材料少，安裝費(fèi)用少。故使用液氨。發(fā)酵罐體分兩段,采用“工”字形螺旋管，由前面計算可知，最大耗冷過程是啤酒從12°C降至7°C一段最大耗冷量Q=Q'X3=8.073X104X3罐1-3期間需36h耗冷量8.073x耗冷量8.073x104x3366727.5=7.82液氨的蒸發(fā)溫度-4°C發(fā)酵液12Cff—7C液氨-4°C—-4C12-7Atm “,13.344C2+4In7+4K值計算12X9/5+32=53.6°F7X9/5+32=44.6°F-4X9/5+32=24.8°FAtm24.02°F—Atm24.02°F,53.6-44.6In—24.8K=4.88+0.58AT=4.88+0.58X24.02=18.812K=18.812X5.678=106.8m2°CQ 7.82x1035.49m2KM106.8x13.344選用“工”字型螺紋管7條，每條高度為80，總高度為350，夾套厚度為8圓柱冷卻面積為7X80XnX4X10-3=7.03m3錐體冷卻面積為柱體冷卻面積的1/10，即0.703m2所以總冷卻面積=7.03+0.703=7.733m2>5.49m2符合設(shè)計要求5、強(qiáng)度計算錐形罐材料采用A3不繡鋼板,可以防止生繡。絕熱保溫層為聚苯乙烯泡沫塑料。設(shè)計壓力為0.1—0.18,取設(shè)計壓力為0.18A3鋼[o]111為了保證筒體強(qiáng)度，應(yīng)使筒壁內(nèi)應(yīng)力不高于筒體材料的許用應(yīng)力[0]PDmW[o]令代入上式并修正得2S+C2[o]屮一PtS—筒壁厚度，P—設(shè)計壓力，D—筒體內(nèi)徑，[o]t—設(shè)計溫度下的材料許用應(yīng)力屮一焊縫系數(shù)C—壁厚附加量采用雙面焊透對接，取屮=1.0考慮雙面腐蝕和磨損，取C=2所以S=Px3?8x103+2所以S=2x111x1.0-P由于罐身底部和罐底承受的壓力最大，因此以此為計算壁厚的依據(jù)（1） 罐身底部104.12-nctg35。一3.83此處液柱高h(yuǎn)= 24 =4.33m1 nx3.8